Werber, Armin:
ISBN 9783899597233

Pneumatic micro-optics. Research in Micro-optics Vol. 4 # Pb., Großformat (24x17), 234 S., 116 Abb., davon 27 in Farbe, 11 Tab.

SCHLAGWORTE:
Mikrooptik
Mikrosystemtechnik
Pneumatik
Mikrospiegel
Mikrolinsen

Ein neues Gebiet der variablen Optik - Pneumatische Mikrooptik, wird in dieser Doktorarbeit präsentiert. Unter Verwendung mikrotechnischer Herstellungsverfahren werden variable und durchstimmbare mikrooptische Bauelemente hergestellt und charakterisiert. Dabei wurden Membranlinsen und eine Reihe unterschiedlicher membranbasierter Spiegel realisiert. Eine hochelastische Membran aus Polydimethylsiloxan (PDMS) wird dabei für alle mikrooptischen Komponenten verwendet. Diese Membran befindet sich auf einem strukturierten Siliziumchip und wird im Aufschleuderverfahren auf die Siliziumscheibe aufgebracht. Um eine freistehende Membran zu erhalten, wird das Silizium Substrat anschließend in einem zweistufigen Trockenätzverfahren von der Waferrückseite freigeätzt. Für die Mikrolinsen entsteht somit eine Kavität, die mit einer Flüssigkeit mit geeignetem Brechungsindex gefüllt wird und durch Anlegen eines pneumatischen Drucks die Linsenkrümmung über die flexible PDMS Membran einstellen kann. Für die Mikrospiegel verbleibt ein verspiegelter Silizium-Cantilever an der Membran und wird ebenfalls durch Anlegen eines Drucks mit der Membran ausgelenkt.
Es wurde ein Mikrolinsenarray mit verschiedenen Linsenaperturen hergestellt und untersucht, wie auch Einzellinsen verschiedener Aperturgrößen. Die Membranlinsen werden pneumatisch aktuiert und können je nach Druck entweder eine plan-konvexe oder plan-konkave Krümmung einnehmen. Pneumatisch und thermopneumatisch angetriebene Kippspiegel sowie ein Hubspiegelarray mit unterschiedlich geformten Cantilevern und Spiegelgeometrien wurden ebenfalls entwickelt und charakterisiert. In einem weiteren Spiegelkonzept wurde ein Einzelspiegel hergestellt, der sehr große Hübe von über 300 µm sowie Kippwinkel von 4° erzielen kann. Diese neuartige Anordnung wird mittels eines thermopneumatischen Ballonaktuators angetrieben und kann die Spiegelplatte dreidimensional variieren.

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